Revert "manip trees: deleted what I think was a spurious line"
[lambda.git] / code / calculator / calc7.ml
1 (* calc7.ml: calc6.ml enhanced with Aliases and Passing by Reference *)
2
3     type term =
4       Intconstant of int
5     | Multiplication of (term * term)
6     | Addition of (term * term)
7     | Variable of char
8     | Let of (char * term * term)
9     | Iszero of term
10     | If of (term * term * term)
11     | Makepair of (term * term)
12     | First of term
13     | Lambda of (char * term)
14     | Apply of (term * term)
15     | Letrec of (char * term * term)
16     | Change of (char * term * term)
17     | Alias of (char * char * term)
18     | Applyalias of (term * char)
19     ;;
20
21     type index = int;;
22
23     type bound_value = index;;
24     type assignment = (char * bound_value) list;;
25     type expressed_value = Int of int | Bool of bool | Pair of expressed_value * expressed_value | Closure of char * term * assignment;;
26
27     type store = expressed_value list;;
28
29     let rec eval (t : term) (g : assignment) (s : store) = match t with
30       Intconstant x -> (Int x, s)
31     | Multiplication (t1, t2) ->
32         (* we don't handle cases where the subterms don't evaluate to Ints *)
33         let (Int i1, s') = eval t1 g s
34         in let (Int i2, s'') = eval t2 g s'
35         (* Multiplication (t1, t2) should evaluate to an Int *)
36         in (Int (i1 * i2), s'')
37     | Addition (t1, t2) ->
38         let (Int i1, s') = eval t1 g s
39         in let (Int i2, s'') = eval t2 g s'
40         in (Int (i1 + i2), s'')
41     | Variable (var) ->
42         (* we don't handle cases where g doesn't bind var to any value *)
43         let index = List.assoc var g
44         (* get value stored at location index in s *)
45         in let value = List.nth s index
46         in (value, s)
47     | Let (var_to_bind, t2, t3) ->
48         let (value2, s') = eval t2 g s
49         (* note that s' may be different from s, if t2 itself contained any mutation operations *)
50         (* get next free index in s' *)
51         in let new_index = List.length s'
52         (* now we want to insert value2 there; the following is an easy but inefficient way to do it *)
53         in let s'' = List.append s' [value2]
54         (* bind var_to_bind to location new_index in the store *)
55         in let g' = ((var_to_bind, new_index) :: g)
56         in eval t3 g' s''
57     | Iszero (t1) ->
58         (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to an Int *)
59         let (Int i1, s') = eval t1 g s
60         (* Iszero t1 should evaluate to a Bool *)
61         in (Bool (i1 = 0), s')
62     | If (t1, t2, t3) ->
63         (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to a boolean *)
64         let (Bool b1, s') = eval t1 g s
65         (* note we thread s' through only one of the then/else clauses *)
66         in if b1 then eval t2 g s'
67         else eval t3 g s'
68     | Makepair (t1, t2) ->
69         let (value1, s') = eval t1 g s
70         in let (value2, s'') = eval t2 g s'
71         in (Pair (value1, value2), s'')
72     | First (t1) ->
73         (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to a Pair *)
74         let (Pair (value1, value2), s') = eval t1 g s
75         in (value1, s')
76     | Lambda (arg_var, t2) -> (Closure (arg_var, t2, g), s)
77     | Apply (t1, t2) ->
78         (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to a function value *)
79         let (Closure (arg_var, body, savedg), s') = eval t1 g s
80         in let (value2, s'') = eval t2 g s'
81         (* evaluate body under savedg, except with arg_var bound to a new location containing value2 *)
82         in let new_index = List.length s''
83         in let s''' = List.append s'' [value2]
84         in let savedg' = (arg_var, new_index) :: savedg
85         in eval body savedg' s'''
86     | Letrec (var_to_bind, t2, t3) ->
87         (* we don't handle cases where t2 doesn't evaluate to a function value *)
88         let (Closure (arg_var, body, savedg), s') = eval t2 g s
89         in let new_index = List.length s'
90         in let savedg' = (var_to_bind, new_index) :: savedg
91         in let new_closure = Closure (arg_var, body, savedg')
92         in let s'' = List.append s' [new_closure]
93         in let g' = (var_to_bind, new_index) :: g
94         in eval t3 g' s''
95     | Change (var, t2, t3) ->
96         (* we don't handle cases where g doesn't bind var to any value *)
97         let index = List.assoc var g
98         in let (value2, s') = eval t2 g s
99         (* note that s' may be different from s, if t2 itself contained any mutation operations *)
100         (* now we create a list which is just like s' except it has value2 at index *)
101         in let rec replace_nth lst m =
102             match lst with
103             | [] -> failwith "list too short"
104             | x::xs when m = 0 -> value2 :: xs
105             | x::xs -> x :: replace_nth xs (m - 1)
106         in let s'' = replace_nth s' index
107         (* evaluate t3 using original assignment function and new store *)
108         in eval t3 g s''
109     | Alias (var_to_bind, orig_var, t3) ->
110         (* we don't handle cases where g doesn't bind orig_var to any value *)
111         let index = List.assoc orig_var g
112         (* bind var_to_bind to the same index in the store *)
113         in let g' = ((var_to_bind, index) :: g)
114         in eval t3 g' s
115     | Applyalias (t1, var) ->
116         (* we don't handle cases where t1 doesn't evaluate to a function value *)
117         let (Closure (arg_var, body, savedg), s') = eval t1 g s
118         (* we don't handle cases where g doesn't bind var to any value *)
119         in let index = List.assoc var g
120         (* evaluate body under savedg, except with arg_var bound to existing index *)
121         in let savedg' = (arg_var, index) :: savedg
122         in eval body savedg' s'
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